Question

【題目】ZnO在醫(yī)藥、石化等領(lǐng)域有廣泛的用途。研究小組用某閃鋅礦(主要成分ZnS，含有FeS、SiO2、MnCO3等雜質(zhì))制備氧化鋅和硫單質(zhì)，設(shè)計(jì)如下流程：

請回答下列問題：

(1)濾渣1的化學(xué)式為_______，任寫一種該物質(zhì)的用途：_______________。

(2)沉淀X的化學(xué)式為______________。

(3)“轉(zhuǎn)化Ⅱ”中主要反應(yīng)的離子方程式為___________________________。

(4)若Ksp(ZnCO3)=1.5×10﹣10，溶液中離子濃度≤1.0×10﹣5molL﹣1時(shí)，認(rèn)為該離子沉淀完全。則欲使1Lc(Zn2+)=1.5molL﹣1溶液中Zn2+沉淀完全，需加入等體積的Na2CO3溶液的物質(zhì)的量濃度至少為_______________________molL﹣1 (寫出精確計(jì)算結(jié)果，溶液混合時(shí)體積變化忽略不計(jì))。

(5)“一系列操作”包括過濾、洗滌、干燥。過濾所用的玻璃儀器有______；洗滌沉淀的操作為__________________。

Answer 1

【答案】 SiO2 制玻璃、光導(dǎo)纖維 Fe(OH)3 MnO4﹣+3Fe2++7H2O= MnO2↓+3Fe(OH)3↓+5H+ 3Mn2+ + 2MnO4- + 2H2O = 5MnO2↓+ 4H+ 1.5+3×10﹣5 燒杯、漏斗及玻璃棒 向過濾器中加入蒸餾水浸沒沉淀，待蒸餾水流下后，重復(fù)操作2～3次

【解析】分析：閃鋅礦進(jìn)行酸溶，只有二氧化硅不溶于酸，變?yōu)闉V渣，碳酸錳與酸反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w，硫化鋅、硫化亞鐵與酸反應(yīng)生成硫化氫氣體，濾液為硫酸鋅、硫酸錳、硫酸亞鐵等；硫化氫被氧氣氧化為硫；濾液1調(diào)節(jié)溶液的pH后，用酸性高錳酸鉀溶液氧化亞鐵離子，生成鐵離子，最終鐵離子變?yōu)闅溲趸�鐵沉淀，高錳酸根離子被還原為二氧化錳沉淀，同時(shí)高錳酸根離子與錳離子發(fā)歸中反應(yīng)生成二氧化錳沉淀，濾液2中含有鋅離子，加入碳酸鈉后生成碳酸鋅固體，煅燒后生成氧化鋅。據(jù)此答題。

詳解：(1)根據(jù)流程可知，閃鋅礦中只有二氧化硅與硫酸不反應(yīng)，所以濾渣1的化學(xué)式為SiO2 ；二氧化硅可以用來制玻璃、光導(dǎo)纖維等；正確答案：SiO2 ；制玻璃、光導(dǎo)纖維。

(2)濾液中含有亞鐵離子、具有還原性，能夠被酸性高錳酸鉀溶液氧化為鐵離子，調(diào)節(jié)溶液的pH使鐵離子變?yōu)槌恋恚�高錳酸根離子還原為二氧化錳固體，沉淀X的化學(xué)式為Fe(OH)3 ；正確答案：Fe(OH)3。

(3)亞鐵離子被酸性高錳酸鉀溶液氧化為鐵離子，高錳酸根離子還原為二氧化錳，同時(shí)溶液中的錳離子與高錳酸根離子發(fā)生歸中反應(yīng)生成二氧化錳固體，離子方程式為：MnO4﹣+3Fe2++7H2O= MnO2↓+3Fe(OH)3↓+5H+， 3Mn2+ +2MnO4- +2H2O =5MnO2↓+4H+ ；正確答案：MnO4﹣+3Fe2++7H2O= MnO2↓+3Fe(OH)3↓+5H+， 3Mn2+ +2MnO4- +2H2O = 5MnO2↓+4H+ 。

（4）c(Zn2+)=1.0×10﹣5molL﹣1，Ksp(ZnCO3)= c(Zn2+)×c(CO32-)=1.5×10﹣10，帶入數(shù)據(jù)，可得c(CO32-)=1.5×10﹣5 molL﹣1，由于是等體積混合，所以原碳酸鈉溶液中，CO32-的量為3×10﹣5 mol，1L、c(Zn2+)=1.5molL﹣1溶液中，使CO32-發(fā)生沉淀，需要CO32-的量為1.5mol，所以Na2CO3溶液的物質(zhì)的量濃度至少為（3×10﹣5+1.5）/1=1.5+3×10﹣5 molL﹣1；正確答案：1.5+3×10﹣5。

(5) 過濾所用的玻璃儀器有燒杯、漏斗及玻璃棒；洗滌沉淀的操作為向過濾器中加入蒸餾水浸沒沉淀，待蒸餾水流下后，重復(fù)操作2～3次；正確答案：燒杯、漏斗及玻璃棒；向過濾器中加入蒸餾水浸沒沉淀，待蒸餾水流下后，重復(fù)操作2～3次。